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环境土壤学第四章XX

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第四章 土壤环境化学

第四章 土壤环境化学

离子以离子价作为依据等价交换。
1）土壤胶体的阳离子交换吸附
土壤胶体
Na+
+ Ca 2+= 土壤胶体
Na+
Ca2+ + 2Na+
离子交换能力可参考聚沉能力,交换能力由电荷数、离子半径与水合程度决定。
第一节 土壤的组成与性质
• 影响离子交换能力的因素有哪些？
– 离子电荷、离子半径
• 常见土壤颗粒物的离子交换量排序
– 颗粒类型、质地、金属氧化物量、pH
第一节 土壤的组成与性质
可交换性阳离子： 一、致酸离子；二、盐基离子
土壤的盐基饱和度：在土壤可交换性阳离子中盐基离 子（Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+ ）所占的百分数
盐基饱和度＝
交换性盐基总量 阳离子交换量
100％
土壤盐基饱和度与土壤母基、气候等因素有关。
（一）土壤矿物质——次生矿物：
1. 简单盐类: 方解石CaCO3、石膏、 芒硝
Na2SO410H2O、泻盐 MgSO47H2O
2. 氧化物类: 针铁矿 Fe2O3H2O、 褐铁矿、铝石
第一节土壤的组成与性质
（一）土壤矿物质——次生矿物：
3. 次生铝硅酸盐类（黏土矿物）
1. 伊利石 2. 蒙脱土 3. 高岭土
第二节 重金属在土壤—植物体系 中的迁移及其机制
• 镉：CdCO3，腐殖质>壤质土>砂质土 • 铜：表层，黏土吸附，有机质螯合
• 锌：有机态、矿物态、土壤溶液（主要） 或Zn(OH)+, Zn(NO3)+, ZnCl+等形态吸附在 粘土矿物上，参与土壤的代换反应

环境土壤学知识点总结

环境土壤学知识点总结

环境土壤学复习重点第一章：绪论土壤是地球吸收和转化太阳能的最重要的过程媒介与物质载体，在其中发生着最重要的生命过程-呼吸与光合作用。

土壤环境学的研究对象：人类与土壤环境的特殊矛盾1.土壤的概念：位于地球陆地的、具有肥力的、能够生长植物的疏松表层。

（河流的底泥称为沉积物，其和沙漠都不是土壤。

）2.土壤的性能:生产、净化、生态。

（有可能考大题）生产：土壤首要的基本功能是具有生产性能，其本质属性是具有肥力。

净化：土壤的第二个基本功能是土壤的净化作用，即通过土壤生物对有毒有机和无机物质进行迁移转化（生物降解作用），通过土壤粘粒进行离子吸附与交换，通过土壤水分和空气对物质进行的稀释、扩散、溶解与沉淀的过程；以及因土壤的酸碱反应和氧化还原条件的改变，而致使有毒物质赋存形态的改变以及减少或降低、缓解土壤中有毒物质的浓度、毒性（或活性）的过程。

（土壤的净化作用体现在哪？）土壤中的细菌、真菌和放线菌等微生物的降解、转化和生物固定化作用.生态：土壤圈是一个开放复杂的耗散系统，是地表系统整体的组成部分。

3.土壤的特性：物理特性、生物特性、化学与物理化学特性物理特性：土壤圈是由固（有机物质和矿物质）、液（土壤水分和溶质）、气（土壤空气）多相物质、多层次组成的疏松多孔的复杂体系。

土壤的物理特征包括土体厚度、土体的垂直变异结构、质地、孔隙度和大中小空隙的比例、紧实度、土壤密度等。

良好的土壤应具备良好的土壤团粒结构，既有保水性、保肥性，又有透水性、透气性，还能有效抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失。

生物特性：土壤生物是生物圈的重要组成部分，从微生物至高等动植物，体现了从微观到全球陆地范围内的异乎寻常的生物多样性。

土壤生物可分为小型动物区系、中型动物区系、大型动物区系化学与物理化学特性（有可能考大题）：A.土壤圈中的化学、物理化学过程的离子吸附和解吸作用。

土壤胶体表面和溶液间的离子吸附和解吸作用，土壤胶体表面和溶液间的离子吸附交换量以每千克土壤吸附或交换溶液中的阳离子的摩尔数(mol/kg-1)表示，即土壤阳离子交换量(CEC)。

环境学概论第四章土壤环境.

环境学概论第四章土壤环境.

3、有机物质转化
有机物质矿化作用
腐殖质化作用
4、腐殖质性质
一种暗色、酸性、富含氮元素的有机胶体物质，是土壤中特有的稳定高 分子化合物。
有养分（N）
适中的粘结性 较强的吸收代换性能
有缓冲能力
（三）土壤空气
1、土壤空气的组成
近地大气组成： 氧气20.94% ；二氧化碳0.03%； 氮气78.08% 其他气体0.95%； 相对湿度60—90 %。 土壤空气组成：
4、地形因素 地形对土壤形成的影响主要是通过引起 物质、能量的再分配而间接地作用于土壤 的。
在上述各种成土因素中，母质和地形 是比较稳定的影响因素，气候和生物则是 比较活跃的影响因素，它们在土壤形成中 的作用随着时间的演变而不断变化。 5、时间因素 土壤是一个经历着不断变化的自然实 体，并且它的形成过程是相当缓慢的。在 酷热、严寒、干旱和洪涝等极端环境中， 以及坚硬岩石上形成的残积母质上，可能 需要数千年的时间才能形成土壤发生层
二、土壤的形成 岩石经过风化作用，成为成土母质，然后在 成土作用下，转化为土壤。
三、土壤形成因素 1、母质形成 风化作用使岩石破碎，理化性质改变， 形成结构疏松的风化壳，其上部可称为土 壤母质。 母质代表土壤的初始状态，它在气候 与生物的作用下，经过上千年的时间，才 逐渐转变成可生长植物的土壤。
B——淀积层
C——母质层
C
R——母岩层 R
A
C
A
BLeabharlann A E BCC 成熟土
C 当地典型土
母质
幼年土
土壤个体发育的一般图式
图 土壤中固、液、气相结构示意图
微生物分解
残根落叶
作物可吸 收的养分
腐殖质
三、土壤的物理化学性质

环境土壤学实验教案

环境土壤学实验教案

环境土壤学实验教案第一章：土壤样品的采集与处理1.1 实验目的理解土壤样品采集的方法和步骤学会处理土壤样品以进行后续分析1.2 实验原理土壤样品采集的原则和方法土壤样品的处理步骤和技巧1.3 实验材料与设备土壤样品采样工具（如铲子、勺子等）实验室常用设备（如天平、研钵等）1.4 实验步骤采样前的准备工作采样方法的选择和操作土壤样品的保存和运输土壤样品的处理和准备1.5 实验注意事项采样过程中的安全事项土壤样品处理的注意事项第二章：土壤物理性质的测定2.1 实验目的学会测定土壤的物理性质理解土壤物理性质对环境的影响2.2 实验原理土壤物理性质的定义和指标土壤物理性质的测定方法和原理2.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如天平、水分计等）2.4 实验步骤土壤样品的水分测定土壤样品的颗粒大小分布测定土壤样品的密度测定2.5 实验注意事项测定过程中的数据记录和准确性实验设备的清洁和维护第三章：土壤化学性质的测定3.1 实验目的学会测定土壤的化学性质理解土壤化学性质对环境的影响3.2 实验原理土壤化学性质的定义和指标土壤化学性质的测定方法和原理3.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如PH计、滴定仪等）3.4 实验步骤土壤样品的PH值测定土壤样品中的有机质测定土壤样品中的养分元素测定3.5 实验注意事项测定过程中的数据记录和准确性实验设备的清洁和维护第四章：土壤生物性质的测定4.1 实验目的学会测定土壤的生物性质理解土壤生物性质对环境的影响4.2 实验原理土壤生物性质的定义和指标土壤生物性质的测定方法和原理4.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如显微镜、培养箱等）4.4 实验步骤土壤样品中的微生物数量测定土壤样品中的植物残留物测定土壤样品中的土壤动物类群丰富度测定4.5 实验注意事项测定过程中的数据记录和准确性实验设备的清洁和维护第五章：土壤环境质量评价5.1 实验目的学会对土壤环境质量进行评价理解土壤环境质量评价的方法和指标5.2 实验原理土壤环境质量评价的定义和方法土壤环境质量评价的指标和标准5.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如电脑、打印机等）5.4 实验步骤收集土壤环境质量评价的指标数据分析和处理指标数据编制土壤环境质量评价报告5.5 实验注意事项评价过程中的数据准确性和完整性评价报告的清晰度和准确性第六章：土壤污染与修复技术6.1 实验目的了解土壤污染的类型和来源掌握土壤修复技术的原理和应用6.2 实验原理土壤污染的定义和分类土壤修复技术的原理和方法6.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如污染源、修复设备等）6.4 实验步骤土壤污染的模拟实验土壤修复技术的实际操作修复效果的评估和分析6.5 实验注意事项实验过程中的安全事项修复技术的操作要领和技巧第七章：土壤水分与养分循环7.1 实验目的理解土壤水分与养分循环的重要性学会测定土壤水分与养分的动态变化7.2 实验原理土壤水分与养分的循环过程土壤水分与养分的测定方法和原理7.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如水分计、养分分析仪等）7.4 实验步骤土壤水分的测定与动态监测土壤养分的测定与动态监测数据分析和处理7.5 实验注意事项测定过程中的数据记录和准确性实验设备的清洁和维护第八章：土壤侵蚀与水土保持8.1 实验目的了解土壤侵蚀的类型和过程掌握水土保持的措施和技术8.2 实验原理土壤侵蚀的定义和分类水土保持的原理和方法8.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如侵蚀模型、水土保持设施等）8.4 实验步骤土壤侵蚀的模拟实验水土保持技术的实际操作侵蚀控制效果的评估和分析8.5 实验注意事项实验过程中的安全事项水土保持技术的操作要领和技巧第九章：土壤环境监测与保护9.1 实验目的理解土壤环境监测的重要性学会进行土壤环境的保护和修复9.2 实验原理土壤环境监测的方法和指标土壤环境保护和修复的原理和技术9.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如监测仪器、修复设备等）9.4 实验步骤土壤环境监测方案的设计和实施土壤环境的保护和修复技术的应用监测数据分析和保护效果评估9.5 实验注意事项监测过程中的数据记录和准确性实验设备的清洁和维护10.1 实验目的综合运用所学知识解决实际问题10.2 实验原理综合实践的方法和步骤10.3 实验材料与设备土壤样品实验室常用设备（如电脑、打印机等）10.4 实验步骤选择综合实践的主题和问题设计和实施实践方案10.5 实验注意事项实践过程中的问题解决和调整报告的清晰度和准确性重点解析。

环境学概论第四章

环境学概论第四章
7/14/2015
（一）土壤污染：土壤污染：污染物质进入土壤， 其他概念 （二）土壤净化 ：土壤本身通过吸附、分解、迁移、 其数量和速度，超过了土壤净化作用的速度，导致土 转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。 土壤背景值（土壤本底值）：是指未受或尽少受人 壤自然正常功能的失调，土壤质量的下降，并最终影 二、土壤污染源
4
第二节 土壤环境污染
一、土壤污染和土壤净化
净化途径： 类活动，特别是人为污染影响的土壤化学元素的自然 响到人类的健康。 自然污染源：如火山喷发，含有重金属或放射性元素的矿 1．由于土壤中含有各种各样的微生物和土壤动物， 含量。 三、土壤污染物质 床附近地区的土壤。 对外界进入土壤中的各种物质都能被分解转化。 土壤环境容量：在人类生存和自然生态不知受害的 土壤污染特点： 四、土壤污染的发生类型 2．由于土壤中存在有复杂的有机和无机胶体体系， 前提下，土壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。 • 隐蔽性和潜伏性 人为污染源： 工矿企业废水和城市生活污水的直接排放； 通过吸附、解吸、代换等过程，对外界进入土壤中的各 • 次生盐渍化：由于人类不合理的农业措施而发生的 不可逆性和长期性 （一）工业污染源：浓度较高，短时间内即可引起土壤、 （一）水体污染型 种物质起着“蓄积作用”，使污染物发生形态变化。 盐渍化，称次生盐渍化。 作物危害。（废渣作为肥料施入农田、污水灌溉） 污水灌溉，使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原 沉降和降水而降落地面。污染物（二氧化硫、氮氧化物和 （二）大气污染型 3．土壤是绿色植物生长的基地，通过植物的吸收作 （二）农业污染：化学农药、除草剂、牲畜废物等。 体的污染。水污染型的污染特点是沿河流或干支渠呈枝 颗粒物等）集中在土壤表层，引起土壤酸化等多种污染。 用，土壤中的污染物质起着转化和转移的作用。 污染程度与化肥、农药的数量、种类、利用方式及耕 （三）生物污染源：人粪尿、生活污水等。 形片状分布。 （三）农业污染型 特点是以大气污染源为中心呈环状或带状分布，长轴沿主 作制度等有关。 风向伸长。其污染的面积、程度和扩散的距离，取决于污 主要是工矿企业排出的尾矿废渣、污泥和城市垃圾在 （四）固体废弃物污染型 染物质的种类、性质、排放量、排放形式及风力大小等。 地表堆放或处置过程中通过扩散、降水淋滤等直接或 本节结束

土壤学课件(第四章)

土壤学课件(第四章)
土壤胶体 CEC[cmol（+）] 土壤胶体 CEC[cmol（+）]
腐 殖 质
蛭 石 蒙 脱 石 土壤学
200
100～150 70～95
伊利石
高岭石 铁、铝氧化物
10～40
3～15 2～4
资源环境学院土地资源与农业化学系
（4）土壤酸碱度
带可变电荷的土壤胶体，酸碱性是影响其电荷
数量的重要因素，进而影响土壤保肥能力。
二个一价的铵离子，交换一个二价的钙离子。 （3）受质量作用定律支配 溶液中某种离子浓度高时，其交换能力增大， 既可以将交换能力弱的离子交换出来，也可将交 换能力强的离子交换出来。 土壤中常见阳离子的交换能力：
Fe3+、Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+
H+例外，—半径小，水合度低，运动快，交换
积为主
非膨胀性2∶1型和1∶1型粘土矿物总表面积小，
一般以外表面为主（水化埃洛石例外）。
水铝英石比表面较大，内、外表面各一半。
铁、铝氧化物的比表面与其晶化程度有关，
以外表面为主。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
表4-1 土壤中常见矿物的比表面积（ m2/g）
胶体成分 蒙脱石 蛭 石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 内表面积 700—750 400—750 0—5 0 0 400 130—400 外表面积 15—150 1—50 90—150 5—40 10—45 25—30 130—400 总表面积 700—850 400—800 90—150 5—40 10—45 430 260—800
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系

第4章 土壤环境


土壤环境背景值为0.079mg/kg。 土壤胶体对Cd2+具有吸附能力。 土壤酸度、氧化还原条件、 以及碳酸盐含量影响土壤中Cd的 含量。
3.2有毒重金属的迁移转化—砷


土壤环境背景值为9.6mg/kg。 砷的形态有可溶性砷离子，难溶性 砷盐，吸附性砷。来源于含砷工业废物 或含砷农药。 土壤中含砷量的影响因素：土壤pH,pE. 砷对植物的毒害是阻碍植物体内水 分和养分的输送，造成植物减产或生长 不良。
4.2农药的污染


污染转移：可促进土壤净化，却 导致大气水体和生物环境等环境 要素的污染。 农药污染转移 农药降解 农药吸附
4.2农药的污染
农药污染转移：农药在等体积水体和 空气中的溶解度的比值来确定农药扩 散的方向。 空气的迁移：小于10000（DDT） 水体的迁移：大于30000（除草剂）
2009年公开的新农药品种17个


杀菌剂9个 杀虫剂3个 除草剂5个
2009年公开的新农药品种



杀菌剂 酰胺类化合物、和丁吡吗啉； 唑菌酯、 唑胺菌酯和苯噻菌酯；三唑并嘧唑类化合 物；喹啉类化合物t及抗病毒剂毒氟磷。 其中唑菌酯和唑胺菌酯均是沈阳化工研究 院有限公司开发；丁吡吗啉是由中国农大 开发的；毒氟磷是由贵州大学开发。


种植某些非食用的、吸收重金属能力强 的植物 来逐步降低土壤重金属含量，恢复土壤 环境的质量。如羊齿类铁角蕨属的一种 植物对土壤中镉(Cd)的吸收率为10%，连 续种植多年可降低土壤含镉量；
5.3土壤污染修复技术—生物改良措施
利用土壤中红酵母和蛇皮藓菌净化土壤
据日本学者研究，这两种生物对剧毒性的多 氯联苯降解率分别达到40%和30%；利用蝗蚓 降低污染，改良土壤，蚯蚓不仅能翻耕土壤、 改良土壤，而且还能处理农药、重金属等有 害物质(林肇信等1999)，但是据我们研究， 对特别贫瘠不利于蚯蚓生活的土壤，效果不 佳；

04土壤环境化学

Al对土壤的危害：三价Al与土壤胶体结合能力 强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋 溶损失；研究表明，土壤对植物的酸害实际是铝害， 过多的铝离子抑制植物生长。
五、土壤的氧化还原性
(Oxidation and Reduction of Soil)
土壤氧化还原能力的大小可以用 土壤的氧化还原电位（Eh）来衡量。
|土壤胶体|-4Na+ + Al(OH)3 + 4HAc
代换性酸度只是水解性酸度的一 部分，因此水解性酸度高于代换性酸 度。
活性酸度和潜性酸度二者的关系：
*活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体 系的两种酸度，二者可以相互转换，一定条 件下可处于暂时平衡。
*活性酸度是土壤酸度的现实表现，土壤胶 体是H+ Al3+的储存库，因此潜性酸度是活性 酸度的储备。
（３）土壤胶体的凝聚性和分散性
由于胶体的比表面和表面能都很大，为减 小表面能，胶体具有相互吸引、凝聚的趋势， 这就是胶体的凝聚性。
由于土壤胶体微粒带负电荷，胶体粒子相 互排斥，具有分散性，负电荷越多，负的电动 电位越高，相互排斥力越强，分散性也越强；
土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电 位的大小和扩散层的厚度；
此外，土壤溶液中的电解质和 pH 值也 有影响。常见阳离子凝聚力的强弱顺序：
Na


K


NH
4

H


Mg
2
Ca
2

Al
3

Fe3
2、 土壤胶体的离子交换吸附
离子交换（或代换）：土壤胶体扩散层中的补
偿离子，可以和溶液中相同电荷的离子以离子价 为依据作等价交换。

(完整版)第四章土壤环境化学

当土壤胶体上吸附的 Na+、K+、Mg2+ (主要是 Na+ )等 离子的饱和度增加到一定程度时，会引起交换性阳离子的 水解作用，结果在土壤溶液中产生 NaOH，使土壤呈碱性。
土壤胶体|-xNa+ + yH2O → 土壤胶体|-(x-y)Na+、yH+ + yNaOH
24
3、土壤的缓冲作用(Buffer Action of Soil )
27
▪ 土壤的氧化还原性质
土壤中有多种有机、无机物的氧化、还原过程。
土壤 E 与土壤通气状况的关系： ➢ 旱地通气好，游离氧占优势，E 较高，以氧化作用为主。 ➢ 水田通气差，游离氧很少，E 较低(甚至可以为负值)，以还 原作用为主。
28
▪ 土壤的自净作用
土壤有优越的自身更新能力－自净作用： ➢ 氧气氧化 ➢ 胶体吸附，配位 ➢ 微生物降解
可交换阳离子
致酸离子：Al3+、H+。 盐基离子：Ca2+、Mg2+ 、K+ 、Na+、NH4+ 等。
19
（2）土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子交换。易被 吸附的阴离子是 PO43-、H2PO4-、HPO42- 等，与带正电荷的土壤胶体中 阳离子 Ca2+、Fe3+、Al3+ 等结合生成难溶性化合物而被强烈吸附。
土壤的自净作用决定于土壤的物质组成和其它性质， 也与污染物的种类和性质有关。
土壤的自净作用一般比较缓慢。
29
第二节 土壤的化学污染 2.1 土壤污染源和土壤污染物
▪ 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起 土壤质量恶化的现象即为土壤污染。 ▪ 土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤 内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。

环境化学第四章土壤环境化学PPT课件

(1)原生矿物 : 原生矿物主要有石英、长石类、云母类、辉石、角闪石、 橄榄石、赤铁矿、磁铁矿、磷灰石、黄铁矿等。其中前五种最常见。 石英最难风化 , 长石次之 , 辉石、角闪石、黑云母易风化。 岩石化学风化主要分为三个历程 , 即氧化、水解和酸性水解。
氧化 : 以橄榄石为例 , 其化学组成为 (Mg Fe)Si04, 其中 Fe(Ⅱ) 可以 氧化为 Fe(Ⅲ) 。
-
22
可交换性阳离子有两类 : 一类是致酸离子 , 包括 H+ 和 Al3+;另一类是 盐基离子 , 包括 Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+、 Na+ 、 NH4+ 等。
盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子 , 且已达到吸
附饱和时的土壤 , 称为盐基饱和土壤。当土壤胶体上吸附的阳离子有一
-
24
1.4土壤酸碱性
根据土壤的酸度可以将其划分为9 个等级 (如表4-8)。我国土壤的 pH 大多 在 4.5-8.5 范围内 , 并有由南向北 pH 值递增的规律性 , 长江( 北纬 33 。 )以 南的土壤多为酸性和强酸性 ; 长江以北的土壤多为中性或碱性 , 如华北、 西北的土壤大多含CaC03,pH 值一般在7.5-8.5 之间 , 少数强碱性土壤的 pH 值高达 10.5。
很少
冲积平原土壤 中
少
丰富
黄土中含量较 多
较丰富
-
16
1.2.3. 土壤质地分类及其特性
土壤质地：由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况 , 称为 土壤质地 ( 或土壤机械组成 ) 。
土壤质地分类标准：是以土壤中各粒级含量的相对百分比作标准的。主 要有国际制 ( 如表 4-5) 、美国制和前苏联制。国际制和美国制均采用三 级分类法 , 即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数 , 划分为砂土、壤 土、粘壤土和粘土四类十二级。
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土壤含水量
土壤相对含水量=
×100%
田间持水量
通常相对含水量为60%至80%，是适宜一般农作物以
及微生物活动的水分条件 。
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环境土壤学第四章XX
土壤储水量Soil water storage capacity
一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。
储水量深度（mm）
一定厚度一定面积土壤中所含水量相当于相同面积水层的厚度
13
16
15
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环境土壤学第四章XX
重壤土 26 11
15
•水分与土粒 的能量关系 • ×105Pa
•土壤水分常数
•1013 •31.4 2
•10 •吸 5烘 湿 干系 重数
•15.2 •6.33 •0.4~0. •0.05~0.5
8
•毛 管 •凋 •最 联 •田 萎 大 系间 系 分 破持 数 子 裂水 持 含量 水水 量量
➢ 凋萎系数(wilting coefficient)
植物永久凋萎时的土壤含水量。
➢ 田间持水量(field moisture capacity)
毛管悬着水达最大量时的土壤含水量。它是反映土壤保水
力大小的一个指标。
➢ 饱和含水量
土壤孔隙全部充满水时的含水量。
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环境土壤学第四章XX
土壤水分有效性 Soil water availability
•TDR（时域反射仪）法 •电阻法
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•简单、实用
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环境土壤学第四章XX
•4.2 Basic properties of soil water
土壤水分基本性质
•4.2.1 The types of soil water •土壤水分形态
•4.2.2 The content of soil water 土壤水分含量
•4.2.3 Determining of soil water content 土壤水分含量的测定
Soil water contains a number of dissolved solid and gaseous constituents, many of which exist in mobile ionic form, and a variety of suspended solid components.
•
土壤水的运动与循环
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环境土壤学第四章XX
•4.1 土壤水分概述 Introduction
¡ 土壤的最重要组成部分之一；
¡ 土壤形成过程中起着极其重要的作用，很大程度上参
•土
与了土壤内进行的许多物质转化过程：矿物质风化、 有机化合物的合成和分解等；
壤 水
¡ 作物吸水的最主要来源； ¡ 自然界水循环的重要环节；
环境土壤学第四章XX
Base cations
Ca2+ Mg2+ K+ Na+ NH4+
•sources
•Precipitation •Mineral weathering •Organic matter decomposition •Lime and fertilizer
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环境土壤学第四章XX
风干土重 烘干土重= ——————
1+吸湿水%
• 土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。粘质土吸附 力强，吸湿水含量高，砂质土则吸湿水含量低；空气相对湿度高， 吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。
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环境土壤学第四章XX
•膜状水
定义：土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水
特点：保持力较吸湿水低，6.25～31大气压，密度较吸湿水
环境土壤学第四章XX
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2020/11/23
环境土壤学第四章XX
•Contents
• 4.1 Introduction
土壤水分概述
• 4.2 Basic properties of soil water
土壤水分基本性质
• 4.3 Soil water potential
•
土水势
• 4.4 Soil water movement
环境土壤学第四章XX
储水量深度（mm）
•例： 容重为1.2g/cm3的土壤，初始含水量为10%，田间 持水量为30%，降雨10mm，若全部入渗，可使多深土层 达田间持水量？
• 解: 先将土壤含水量w%换算为v%
•
初始含水量 v%=10%×1.2=12%
•
田间持水量 v%=30%×1.2=36%
•
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环境土壤学第四章XX
质量含水量 (θm , w%)
•又称重量含水量，土壤中水分的质量与干土质量的比值。
•w %=
•土壤水分质量(Ww) •干土质量(Ws)
×100
• 计算土壤含水量时，以干土重为基础，才能反映土壤的水分状况
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环境土壤学第四章XX
容积含水量 (θv, v%)
•Unpolluted rain water: pH 5.6
•
Soil water: pH <5.0
Industrial and urban emission Organic acids derived from decaying organic material Released by plants in exchange for nutrient base cations
Soluble anions
NO3- , PO43Cl- , SO42HCO3-
•Mineralisation processe •Fertilizers •Atmosphere sources •Mineral weathering
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环境土壤学第四章XX
•Dissolved organic carbon (DOC) •Pollutants (heavy metals et al.)
•
30cm土层含水达田间持水量80%时:
•
Dv=(0.24-0.12)×1×300=36(mm)
•
V(m3/ha)=10Dv= 10×36=360(m3/ha)
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环境土壤学第四章XX
•4.2.3 Determining of soil water content 土壤水分含量的测定
•烘干 法 •中子仪法
H+—— a measure of acidity (pH)
CO2
•Atmosphere —— dissolved in precipitation •Soil air —— produced in soil respiration
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•H2O + CO2
H2CO3
H+ + HCO3-
因Dv= v% ×土层厚度
•
土层厚度=Dv/ v%=10/(0.36-0.12) =41.7（mm
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环境土壤学第四章XX
储水量容积 (m3/ha)
•例：一容重为1g/cm3的土壤，初始含水量为12%，田
间持水量为30%，要使30cm土层含水量达田间持水量的 80%，需灌水多少？
• 解：田间持水量的80%为：30%×80%=24%
Suspended constitutions
Small particles of mineral and organic material Often result in discoloration(变污) and increased
turbidity(混浊度) of soil water.
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环境土壤学第四章XX
•土 •壤 •水
•能量 •Buck法ingham
•分 1907
•研
•究
•方
•法
•数量
法
•从土壤水分受各种力作用后自由能的变 化研究水分的能态和运动、变化规律。
•统一标准和尺度 •土壤—植物—大气连续体（SPAC)通用
•按照土壤水分受不同里的作用而研究水 分的形态、数量、变化和有效性。
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环境土壤学第四章XX
•4.2.1 The types of soil water •土壤水分形态
•吸附水(束缚水)
•吸湿水(紧束缚 水)
土
•受土壤吸附力作用而保持 •膜状水(松束缚水)
壤
水
•毛管
的 类
水 •受毛管力作用而保持，存在于毛管孔隙中。
型
•重力
水 •受重力作用，主要存在于土壤通气孔隙中。
•
土壤所含水分的容积总量占土壤总容积的百分数。
•v %=
•土壤水容积(Vw) ×100
•土壤总容积(Vs)
•水v% = 水w%×土壤容重
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环境土壤学第四章XX
相对含水量 Relative water content （%）
土壤自然含水量占某种水分常数（一般以田间持水
量为基数）的百分数。
movement from the underlying rock strata.
•
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环境土壤学第四章XX
•precipitation
•atmosphere
•Reach directly
•Evapotraspiration •evaporation
•intercepted
•canopy
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•Run off
•Surface devoid of vegetation
•infiltration